GEM封装以及GPON原理.doc

GPON帧结构以及技术原理 摘要：本文介绍了GPON的技术原理，GPON数据帧的封装技术，GEM帧结构，以及GPON在QOS上的优势，DBA调度原理等 前言 作为新一代的光接入技术，GPON支持更高的速率和对称/非对称工作方式，同时还有很强的支持多业务(ATM业务、TDM业务及IP/Ethernet业务)和OAM的能力。它以ATM信元和GEM (Generic Encapsulation Method，通用封装方法)承载多业务，对各种业务类型都能提供相应的QOS保证，支持商业和居民业务的宽带全业务接入。因此，GPON是最有发展潜力的宽带光接入技术。 一、GPON标准介绍 GP ON 技 术由ITU-T提出并标准化。2003年1月31日，ITU-T批准了GPON标准G.984.1和G.984.2.2004年相继批准了G.984.3和G.984.4，形成了G.984.x系列标准，至此，GPON技术标准已经完成。各标准内容如一下: 1．1 G.984.1( G.gpon.gsr):千兆比无源光网络的总体特性。 该标准主要规范了GPON系统的总体要求，包括OAN的体系结构、业务类型、SNI和UNI、物理速率、逻辑传输距离以及系统的性能目标。G.984.1对GPON提出了总体目标，要求ONU的最大逻辑距离差可达20km，支持的最大分路比为16, 32或64，不同的分路比对设备的要求不同。从分层结构上看，ITU定义的GPON由PMD层和TC层构成，分别由0.984.2和0.984.3进行规范。 1．2 G.984.2( G.gpon.pmd): 千兆比无源光网络的物理媒质相关(PMD)层规范。该标准2003年定稿，主要规范了GPON系统的物理层要求。G.984.2要求，系统下行速率为1.244或2.488Gbit/s，上行速率为0.155, 0.622, 1.244或2.488Gbit/s。标准规定了在各种速率等级下OLT和ONU光接口的物理特性，提出了1.244Gbit/s及其以下各速率等级的OLT和ONU光接口参数。但是对2.488Gbit/s速率等级，并没有定义光接口参数，原因在于此速率等级的物理层速率较高，对光器件的特性提出了更高的要求，有待进一步研究，从实用性角度看，在PON中实现2.488Gbit/s速率等级将会比较难。 1．3 G.984.3( G.gpon.gtc): 千兆比无源光网络的传输汇聚(TC)层规范。该规范 2003年完成，规定了GPON的TC子层、帧格式、测距、安全、动态带宽分配(DBA) ,操作维护管理功能等。G.984.3引入了一种新的传输汇聚子层，用于承载ATM业务流和GEM (GPON Encapsulation Method)业务流。GEM是一种新的封装结构，主要用于封装那些长度可变的数据信号和TDM业务。G.984.3中规范了GPON的帧结构、封装方法、适配方法、测距机制、QOS机制、加密机制等要求，是GPON系统的关键技术要求。 1．4 G.984.4( GPONOMCI规范):GPON系统管理控制接口规范。2004年6月正式完成的0.984.4规范提出了对OMCI的要求，目标是实现多厂家OLT和ONT设备的互通性。该建议指定了协议无关的MIB管理实体，模拟了OLT和ONT之间信息交换的过程。 二、GPON的系统结构 如上图所示：GPON由光线路终端OLT、光网络单元/光网络终端(ONU/ONT)及光纤分配网ODN组成。OLT位于中心机房，向上提供广域网接口，包括GE、ATM.DS-3等;ONU/ONT放在用户侧，为用户提供10/100BaseT. T1/E1,DS-3等应用接口，适配功能AF集成于ONU/ONT中:ODN由分支器/祸合器等无源器件构成;上下行数据工作于不同波长，下行数据采用广播方式发送，上行数据采用基于统计复用的时分多址(TDMA)方式接入。下行采用1490NM的波长传送，上行采用1310NM的波长传送，同时还可采用1550NM的波长承载CATV业务。 三、GPON的封装技术GEM功能描述 3.1 GPON协议栈 GPON使用GEM协议进行封装，其协议参考模型如图1所示。GPON由控制/管理平面(C/M平面)和用户平面(U平面组成)组成。C/M平面管理用户数据流，完成安全加密等OAM功能;U平面完成用户数据流的传输。用户平面分为物理媒介相关子层(PMD),GPON传输汇聚子层(GTC)和高层;GTC子层又进一步细分为GTC成帧子层和GTC适配子层，高层的用户数据和控制/管理信息通过GTC适配子层进行封装。 3.2 C/M平面的协议栈 GTC层的控制/管理平面包括三个部分:内嵌的OAM (Operations, Administration and Mainte